2025年中考物理二轮复习重难点提分专训（四）焦耳定律的综合计算

2025年中考物理二轮复习重难点提分专训（四）焦耳定律的综合计算 一、计算题 1．如图所示，电阻R1阻值为10Ω，闭合开关S，电压表示数为6V，电流表示数为0.8A。求∶ (1)通过电阻R1的电流； (2)通电1分钟，电阻R2所产生的热量。 2．在如图所示的电路中，电源电压不变，R1=3Ω，R2=6Ω。 （1）当Sl、S3断开，S2闭合时，电流表示数为1A，求电源电压； （2）当Sl、S3闭合，S2断开时，求：电路中的总功率； （3）当Sl、S3闭合，S2断开时，通电1min，电阻R1产生的热量。 3．如图所示的电热水壶有“加热”和“保温”两种工作状态，由温控开关S1控制，从它的说明书上收集到如下数据，电路原理图已经看不清楚。经阅读可知，电路原理图中有两个相同的发热电阻R1、R2和电源开关。 （1）请你画出电热水壶内部电路图。 （2）计算R1的电阻。 （3）电热水壶加满水后，在额定电压下将水从20℃烧开（标准大气压）用时6min，求该电热水壶的加热效率？[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 容量 1L 加热功率 1100W 额定电压 220V 保温功率 W 频率 50Hz 加热效率 % 4．如图甲所示是小梦家的养生壶，它有高温、低温、保温三个功能，如表所示是其部分参数，如图乙所示是它的高温档和低温档的工作电路图，其中R1、R2为定值电阻，R1=33Ω． （1）求该养生壶低温档时的电功率是多少？ （2）小梦某次煲汤时，先用高温档加热总质量为2kg的水和大米混合物，使其温度从20℃上升到100℃，然后换低档加热，最后保温，如图丙所示是工作信息图象．求该养生壶用高档加热的效率是多少？[水和大米混合物的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）]． 5．如图所示的电路中，R1＝6Ω，R2＝20Ω，R3＝30Ω，电源电压保持不变。当 S1、S2 都闭合时， 电流表的示数是 0.6A，求： (1)电源电压是多少？ (2)这时 R2 中的电流是多少？ (3)当 S1、S2 都断开时，1 分钟 R1 产生的热量是多少？ 6．如图所示电路，小灯泡L规格为“6V 3W”，开关S闭合后，L正常发光，电流表的示数为0.8A。不考虑温度对小灯泡电阻的影响。求： （1）通电2min，电流通过小灯泡L产生的热量。 （2）定值电阻R的阻值。 7．图甲为某款电饼铛，其工作原理电路图如图乙所示，R1、R2分别为上、下盘的发热电阻，某次烙饼过程中正常加热和保温时的功率随时间变化关系如图丙所示，求： （1）该电饼铛正常加热时的总电流； （2）R2的阻值； （3）本次烙饼共消耗的电能。 8．养生壶是大家非常喜欢的小电器，有加热、保温等功能，接在220V的家庭电路中使用，如图1．图2是养生壶的加热水槽部分工作原理电路图，S是一个温控开关，R1为电加热丝，阻值为88Ω，当处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度后，S自动切换到另一位置，处于保温状态且保温时加热丝的功率为88W．不考虑温度对电阻的影响，且不计指示灯的阻值（A、B是两种不同颜色的指示灯）．求： （1）该养生壶的加热功率； （2）若咖啡的比热容c＝4.0×103J/（kg•℃），该养生壶的加热效率为80%，要将质量为1kg的咖啡温度升高55℃，需要加热多长时间； （3）养生壶处于保温状态时电阻R2的阻值及其1min产生的热量． 9．近年冬天，越来越多的人们在使用电热桌垫，好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明 书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱，已知低温挡加热的功率P1为24W，R2的阻值为4Ω。求： (1)低温挡加热的电流； (2)R1的阻值； (3)高温挡加热10min电路产生的热量。 10．如图所示，电源电压恒为6V，定值电阻R1＝20Ω。闭合开关S，电流表A2的示数为0.9A。求： （1）R1的电功率为多少瓦？ （2）通电10s，R1和R2一共产生多少焦耳的热量？    11．如图为一台两挡式电热水器的内部简化电路，S为温控开关，当S接a时电路中的电流为5A；当S接b时电路消耗的电功率为22W．求： （1）R1的电阻； （2）高温挡时电路消耗的电功率； （3）在低温挡工作10s，电流通过R2所做的功． 12．如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻R1＝30Ω，只闭合开关S1，电流表的示数为0.2A；再闭合开关S2，电流表的示数为0.6A。求： （1）电源电压； （2）定值电阻R2的阻值； （3）当开关S1、S2均闭合时，通电10min定值电阻R2产生的热量。 13．如图所示电路中，小灯泡L标有“4V 8W”字样，R2=6Ω，当S1、S2都闭合时，电流表示数为2．4A，这时小灯泡L正常发光，求： （1）电源电压U； （2）电阻R1的阻值； （3）当S1、S2都断开时，电阻R2在10s内产生的热量（小灯泡不受温度影响）． 14．如图所示是小萱家的一个快热式电热水龙头，下表中列出了这只电热水龙头的部分技术参数，求： 型号 ML—08 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 3000W （1）此电热水龙头正常工作20s产生的热量Q； （2）此电水壶正常工作时的电阻值R（结果保留整数）。 15．如图所示电路中，R1的阻值为40Ω，R2的阻值为60Ω，通过R2的电流为0.2A．求： （1）电源电压； （2）S闭合时电流表读数； （3）S闭合时，10秒钟R2产生的热量。 16．图甲为某品牌饮水机及其铭牌，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。、均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡。饮水机始终在额定电压下工作。已知，求： （1）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量； （2）电热丝的阻值； （3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝产生的热量。 17．小松从网上了解到一种新工具电热切割刀。他用12V的学生电源，导线若干，开关和两条电阻均为的电阻丝、成功自制了一把电热切割刀，电路图如图。按发热功率从高到低，有两挡，求：（须有必要文字说明） （1）低温挡的电流； （2）高温挡的电功率； （3）小松使用高温挡切割1min，整个过程产生的总热量Q。      18．如图是某型号电热水器的电路原理图.R1、R2为电热丝,将开关S依次置于ab、bc、cd位置时,电热水器分别处于断电、保温、加热状态.已知该电热水器的保温功率为1.1kW,R2=8.8Ω.各种橡胶绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表: 导线规格 导线横截面积S/mm2 2.5 4 6 10 安全载流量I/A 28 37 47 68 （1）求电热丝R1的阻值; （2）从用电安全角度考虑,安装该电热水器时,至少应选择上表中横截面积为多大的铜芯导线,请通过计算说明; （3）在加热状态下,电热水器正常工作10min所产生的热量相当于完全燃烧多少m3煤气所放出的热量.（假设电热水器正常工作时把电能全部转化为热能）（煤气的热值约为4.0×107J/m3 ） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．(1)0.6A；(2)72J 【详解】(1)由电路图可知，两个电阻并联在电路中，电流表测量干路电流，电压表并两电阻并联，测量的是电源电压，由题意可知电源电压为6V，干路电流为0.8A，电阻R1所在支路的电流为 (2)根据并联电路分流特点，电阻R2所在支路的电流为 根据焦耳定律，则电阻R2是产生在热量为 答：(1)通过电阻R1的电流为0.6A； (2)电阻R2是产生在热量为72J。 2．（1）9V；（2）40.5W；（3）1620J 【分析】本题考查动态电路分析、欧姆定律、串联电路特点、并联电路特点、电功率计算、电热计算。 【详解】解：（1）当S1、S3断开，S2闭合时，R1、R2串联。据欧姆定律及串联电路的电阻特点知，电源电压 U=I(R1+R2)=1A×(3Ω+6Ω)=9V （2）当S1、S3闭合，S2断开时，R1、R2并联。电路中的总电阻为 电路的总功率为 （3）通电1min，电阻R1产生的热量 答：（1）电源电压为9V；（2）电路中的总功率为40.5W；（3）通电1min，电阻R1产生的热量为1620J。 3．（1）；（2） 或；（3）84.8% 【详解】解：（1）根据高温档时功率大、电阻小，低温档时功率小、电阻大，可以有串并联两种电路结构，如图所示： （2）按图甲，S、S1闭合时，R1工作，高温档，只闭合S，R1、R2串联，低温档，根据表格数据P高=1100W，则R1电阻为 按图乙，S、S1闭合时，R2、R1并联工作，高温档，只闭合S，R1工作，低温档，根据表格数据P高=1100W，且R2=R1，即P1=550W，则R1电阻为 （3）电热水壶加满水后，在额定电压下将水从20℃烧开（标准大气压）用时6min，水的质量为 水升高的温度为 水吸热为 消耗电能为 该电热水壶的加热效率为 答：（1）如图甲、乙所示； （2）按图甲，R1电阻为44Ω，按图乙，R1电阻为88Ω； （3）该电热水壶的加热效率为84.8%。 4．（1）400W；（2）81.5%． 【详解】（1）当开关S、S1闭合时，电路为R2的简单电路，电路中的总电阻最小，养生壶的功率最大，处于高档，R2的阻值： R2==88Ω； 当开关S闭合、S1断开时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，养生壶的功率最小，处于低档， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 该养生壶低档时的电功率：P低==400W； （2）水和大米混合物吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）=6.72×105J；由图丁可知，高温档的加热时间t高=25min=1500s，消耗的电能：W=P高t高=550W×1500s=8.25×105J，该养生壶用高档加热的效率： η=≈81.5%． 答：（1）该养生壶低档时的电功率是400W； 该养生壶用高档加热的效率是81.5%． 5．(1)18V(2)0.9A    (3)90J 【详解】(1)当S1、S2都闭合时，R2与R3并联，电流表测R3支路的电流， ∵并联电路中各支路两端的电压相等， ∴根据欧姆定律可得，电源的电压： U=U3=I3R3=0.6A×30Ω=18V， (2)通过R2的电流： I2== =0.9A； (3)当S1、S2都断开时，R1与R3串联， ∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和， ∴此时电路中的电流： I== =0.5A， 1分钟R1产生的热量： Q=I2R1t=(0.5A)2×6Ω×60s=90J。 答：(1)电源电压是18V； (2) R2中的电流是0.9A； (3)当S1、S2都断开时，1分钟R1产生的热量是90J。 6．（1）360J；（2） 【详解】解：（1）由图可知，灯泡L与电阻R并联，电流表测量干路的总电流；开关S闭合后，灯泡L正常工作，由可知，通电2 min，电流通过小灯泡L产生的热量为 （2）由可知，通过灯泡的电流为 由并联电路的电流特点可知，通过电阻R的电流为 由并联电路的电压特点可知，电阻R两端的电压为 电阻R的阻值为 答：（1）通电2 min，电流通过小灯泡L产生的热量为360J； （2）定值电阻R的阻值为。 7．（1）6A；（2）110Ω；（3）3.696×105J 【详解】解：（1）由图丙可知，电饼铛加热时的功率1.32kW，由可得，该电饼铛正常加热时的总电流 （2）由图丙可知，电饼铛保温时的功率0.44kW，由题意可知，开关S闭合、S1断开时，电路为R2的简单电路，电路的总电阻较大，由可知，电功率较小，电饼铛处于保温状态，由可得，R2的电阻 （3）由图丙可知，本次烙饼加热的时间4min，保温时间2min，由可得，本次烙饼共消耗的电能 答：（1）该电饼铛正常加热时的总电流为6A； （2）R2的电阻为110Ω； （3）本次烙饼共消耗的电能为3.696×105J。 8．（1）550W；（2）500s；（3）132Ω； 7920J． 【详解】（1）当S拨到左边时，电路中只有R1工作，此时处于加热档，养生壶的加热功率：P＝＝＝550W； （2）咖啡吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.0×103J/（kg•℃）×1kg×55℃＝2.2×105J；由η＝得，消耗的电能：W＝＝＝2.75×105J，由W＝Pt得，加热时间：t＝＝＝500s； （3）当S拨到右边时，R1和R2串联，此时处于保温档，根据P＝I2R可得，电路中的电流： I＝=＝1A，总电阻：R总＝＝＝220Ω，电阻R2的阻值：R2＝R总﹣R1＝220Ω﹣88Ω＝132Ω，R2在1min产生的热量：Q2＝I2R2t＝（1A）2×132Ω×60s＝7920J． 9．(1)2A (2)6Ω (3)36000J 【详解】（1）由可知，低温挡加热的电流 （2）旋钮开关S可置于“2和3”接线柱时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，电热桌垫处于低温挡；由可知，R1的阻值为 （3）由图乙可知，旋钮开关S可置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，由可知，电路中的总功率最大为高温加热档；高温挡工作时R2的电功率为 高温挡加热的功率 高温挡加热10min电路产生的热量 10．（1）1.8W；（2）54J 【详解】解：（1）R1的电功率为 （2）该电路为纯电阻电路产生的电热和消耗的电能相等，则 答：（1）R1的电功率为； （2）通电10s，R1和R2一共产生的热量。 11．（1）R1的电阻为44Ω；（2）高温挡时电路消耗的电功率为1100W；（3）在低温挡工作l0 s，电流通过R2产生的热量为215．6J． 【详解】试题分析：（1）当S接a时，电路为R1的简单电路，电热水器处于高温档位，根据欧姆定律可得：； （2）高温挡时电路消耗的电功率：P高=UI高=220V×5A=1100W； （3）当S接b时，两电阻串联，电热水器处于低温档位，电路中的电流：，电路中的总电阻：，∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，∴R2=R总-R1=2200Ω-44Ω=2156Ω，工作l0 s电流通过R2产生的热量：Q2=I低2R2t=（0．1A）2×2156Ω×10s=215．6J． 答：（1）R1的电阻为44Ω；（2）高温挡时电路消耗的电功率为1100W；（3）在低温挡工作l0 s，电流通过R2产生的热量为215．6J． 考点：电功率的计算；欧姆定律的应用；电阻的串联；焦耳定律的计算公式及其应用． 12．（1）6V；（2）15Ω；（3）1440J 【详解】解：（1）只闭合开关S1，电路只有电阻R1工作，电流表测量R1的电流，电源电压 U＝I1R1＝0.2A×30Ω＝6V （2）再闭合开关S2，两电阻并联，电流表测量干路的电流，电流表的示数为0.6A，则通过定值电阻R2的电流 I2＝I-I1＝0.6A-0.2A＝0.4A 定值电阻R2的阻值 （3）当开关S1、S2均闭合时，通电10min定值电阻R2产生的热量 Q＝W＝UI2t＝6V×0.4A×10×60s＝1440J 答：（1）电源电压为6V； （2）定值电阻R2的阻值为15Ω； （3）当开关S1、S2均闭合时，通电10min定值电阻R2产生的热量为1440J。 13．（1）电源电压U为4V；（2）电阻R1的阻值为10Ω；（3）当S1、S2都断开时，电阻R2在10s内产生的热量为15J． 【详解】试题分析：（1）当S1、S2都闭合时，R2被短路，灯泡L与R1并联接入电源两端，电流表测干路电流， 因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，所以，电源的电压：U=UL=4V； （2）通过灯泡的电流为：，灯泡L与R1并联，通过R1的电流：I1=I-IL=2．4A-2A=0．4A 电阻R1的阻值：； （3）灯泡的电阻为：； 当S1、S2都断开时，L与R2串联，电路中的电流为：； 电阻R2在10s内产生的热量为：Q=I2Rt=（0．5A）2×6Ω×10s=15J． 考点：欧姆定律的应用；焦耳定律的计算公式及其应用． 14．(1)；(2) 【详解】(1)由得，此电热水龙头正常工作20s产生的热量 (2)由得，此电水壶正常工作时的电阻值 答：(1)此电热水龙头正常工作20s产生的热量是； (2)此电水壶正常工作时的电阻值是。 15．（1）12V；（2）0.5A；（3）24J 【详解】解：（1）根据可知，电源电压 （2）由图可知，开关闭合时，R1、R2并联 通过R1的电流 干路电流 即电流表示数为0.5A； （3）通电10s，电流通过R2产生的热量 答：（1）电源电压12V； （2）S闭合时电流表读数0.5A； （3）S闭合时，10秒钟R2产生的热量24J。 16．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）根据可得，热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量 （2）由图乙可知，当开关闭合，开关接时，电路中只有，电路电阻最小，由可知，饮水机处于加热状态，则的阻值 （3）当开关闭合，开关接时，和串联，总电阻最大，由可知，饮水机处于保温状态，则此时电路的总电阻 则电热丝的阻值 当饮水机处于保温挡工作时，由欧姆定律可得，电路中电流 根据串联电路的电流特点和可得，饮水机处于保温挡工作时间内电热丝产生的热量 答：（1）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量为； （2）电热丝的阻值为； （3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝产生的热量为。 17．（1）2A；（2）48W；（3）2880J 【详解】解：（1）由图乙可知，当开关、都闭合时，、并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，电热切割刀处于高温挡；当开关闭合、断开时，只有工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电热切割刀处于低温挡；电热切割刀低温挡的电流 （2）高温挡工作时通过的电流 根据并联电路的电流特点可知，高温挡工作时电路中的总电流 高温挡的电功率 （3）由可知，小松使用高温挡切割，整个过程产生的总热量 答：（1）低温挡的电流为2A； （2）高温挡的电功率为48W； （3）小松使用高温挡切割1min，整个过程产生的总热量Q为2880J。 18．（1）44Ω；（2）4mm2；（3）0.0099m3 【详解】试题分析：（1）电热水器保温时，只有R1工作．R1 = U12/P1= （220V）2/1100w=44Ω （2）电热水器加热时，R1与R2并联工作． 通过R1的电流：I1= U/R1=220V/44Ω=5A 通过R2的电流：I2= U/R2=220V/8.8Ω=25A 干路中的电流：I= I1+I2=5A+25A=30A选择导线时，应使导线的安全载流量大于最大电流，所以应选安全载流量为37A的导线，即应选择表中横截面积为4 mm 2的铜芯导线； （3）电热水器产生的热量：Q=W=UIt=220V×30A×10×60s=3.96×106J 所需煤气的体积：V=Q/q=3.96×106J/4.0×107J/m3="0.099" m3 考点：欧姆定律的应用；电功率的计算；电功与热量的综合计算 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$